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81e Congrès de l'ACFAS

Développement des nanoparticules luminescentes pour l'imagerie optique et IRM

Auteur : Li Qian Ying
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

L'élaboration de nanosystèmes multifonctionnels est d'importance majeure dans la biomédecine afin d'améliorer de façon significative la détection précoce des maladies et le suivi pré et post opératoire. Cette étude présente le développement d'un système nanométrique multifonctionnel pour une manipulation  bimodale dans l'imagerie optique de fluorescence (FOI)  et de résonance magnétique (IRM). Pour la construction du nanosystème, des nanoparticules à conversion lumineuse ascendante NaYF4: Tm3+ Yb3+(UCNPs)  modifiées avec une couche de silice  ont été fonctionnalisées par la réaction «click», au moyen du complexe gadolinium-acide tetraazacyclododecane tetraacétique (Gd-DOTA) modifié avec un groupement acétylène. C'est un agent de contraste utilisé en IRM.  Le nanosystème bimodal développé combine la grande sensibilité de FOI et la grande résolution spatiale de l'IRM. De plus, l'émission des ions lanthanides (Tm3+/Yb3+) dans la région du proche infrarouge où les tissus sont majoritairement transparents, rend l'application de ces nanostructures très prometteuses pour le traitement clinique et le suivi pré et post opératoire par IRM . L'imagerie permettrait de fournir des informations en temps réel avant et après les interventions chirurgicales.

81e Congrès de l'ACFAS

Les nano-robots pour la livraison ciblée de médicaments dans le cerveau

Auteur : Seyed Nasr Tabatabaei
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Malgré de nombreux efforts, la barrière hémato-encéphalique (BHE) reste un frein pour la pénétration des médicaments dans le cerveau et le traitement de tumeurs cérébrales et autres troubles neurologiques. Notre équipe a déjà démontré la livraison ciblée de médicaments en utilisant les nanoparticules magnétiques (NPM) dans le foie d'un animal anesthésié à l'aide du gradient de champ magnétique d'un appareil d'imagerie par résonance magnétique (IRM). À part le ciblage, les mêmes NPM peuvent être synthétisées pour devenir magnétiquement excitées dans un champ alternatif (AC). L'énergie est ainsi libérée sous forme de chaleur. L'objectif de ce projet est d'utiliser cette élévation de température (hyperthermie) pour ouvrir temporairement la BHE. Nous avons injecté les NPM dans la carotide de rats anesthésiés et observé leur localisation par IRM. Nous avons ensuite utilisé le champ AC pour chauffer les NPM et mesurer l'augmentation de la température. L'hyperthermie causée par les NPM, conduit à une augmentation de la température de 3 degrés dans le cerveau des rats. Cette élévation semble suffisante pour provoquer l'ouverture de la BHE. Des perspectives d'administration locale de médicaments pour les tumeurs cérébrales, les troubles psychiatriques et neurologiques sont envisagées.

81e Congrès de l'ACFAS

Effets des nanoparticules d'argent sur l'apoptose des neutrophiles humains

Auteur : Michelle Poirier
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Nous avons récemment démontré que les nanoparticules (NP) de dioxyde de titane retardent l'apoptose des neutrophiles humains, suggérant que d'autres NPs puissent altérer ce processus. De plus, ceci pourrait être affecté par la nature de la NP et par son diamètre. Le but est de déterminer si la NP d'argent (AgNP) affecte le taux d'apoptose des neutrophiles et de vérifier le rôle de son diamètre. Les neutrophiles isolés du sang humain, ont été incubés avec différentes concentrations de NP d'Ag de 20nm (AgNP20) et de 70nm (AgNP70) de diamètre. La toxicité cellulaire a été déterminée par la technique d'exclusion au bleu de trypan et par la libération de lactate déshydrogénase (LDH). L'apoptose a été évaluée par cytologie et la production d'interleukine (IL)-6 et IL-8 par ELISA. Aucune nécrose n'a été observée en présence de AgNP70.  Les mêmes résultats ont été observés pour AgNP20 à l'exception de ~10% de nécrose à 100µg/ml. Aucune augmentation de LDH n'a été observée. Le taux d'apoptose est similaire au contrôle lorsque les cellules sont incubées avec 10µg/ml (~45%).  Toutefois, à 100µg/ml AgNP20, le taux d'apoptose est de 81.8 ± 4.1%  vs 19.3 ± 4.8% pour AgNP70. Contrairement à l'IL-6, nous observons une forte augmentation d'IL-8 (42000 pg/ml) à 100µg/ml AgNP20 et de 2000pg/ml pour AgNP70. Nous concluons que les AgNP peuvent affecter les taux d'apoptose des neutrophiles et que des effets opposés sont induits selon le diamètre de la NP.

81e Congrès de l'ACFAS

Propriétés inflammatoires des nanoparticules : aspects in vitro et in vivo

Auteur : Denis GIRARD
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les nanotechnologies sont en pleine expansion et l'utilisation grandissante des nanoparticules (NPs) dans plusieurs secteurs d'activité augmente le risque d'exposition des humains aux NPs. Il devient important de déterminer les effets  d'une telle exposition sur la santé et de comprendre le mode d'action des NPs. De telles informations sont nécessaires pour améliorer la gestion de risque et prévenir le développement de maladies reliées aux NPs. Plusieurs études rapportent des effets proinflammatoires comme mécanisme de toxicité des NPs. Les neutrophiles sont les cellules clefs de l'inflammation et, curieusement, peu de travaux étudient en profondeur les interactions NPs-neutrophiles. Nous avons récemment initié un vaste projet de recherche visant à établir le potentiel inflammatoire de plusieurs NPs in vitro et in vivo. Pour ce faire, nous étudions la physiologie cellulaire des neutrophiles humains suite à une exposition in vitro aux NPs et nous déterminons la capacité des NPs à induire une inflammation in vivo dans le modèle de la poche d'air murin. Les résultats de cette recherche nous dévoilent que les NPs agissent de façon très différente chez les neutrophiles. Alors que la NP de dioxyde de titane est extrêmement pro-inflammatoire in vivo, d'autres sont peu ou pas inflammatoires. Toutefois, des résultats récents démontrent qu'une NP qui ne possède pas d'effet pro-inflammatoire peut agir en synergie avec un autre agent, témoignant de la complexité du mode d'action des NPs

81e Congrès de l'ACFAS

Utilisation de nanoparticules d'oxyde de fer couplées à l'acide nitrique pour un traitement antibactérien

Auteur : Myriam Talantikit
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

La hausse de la longévité de la population induit une utilisation accrue d'implants médicaux. Ces implants peuvent être contaminés par des bactéries causant l'apparition d'infections nosocomiales (IN) qui sont un problème clinique majeur. Le traitement fréquent est  l'utilisation d'antibiotiques mais ils n'ont actuellement peu d'effets sur les bactéries (résistance). De plus, elles ont la capacité à former un biofilm lorsqu'elles sont dans un environnement hostile. En biofilm, elles sont difficiles à détruire en raison de la sécrétion d'une matrice qui rend presque impossible l'accès aux antibiotiques. La solution à ces problèmes serait l'utilisation de nanoparticules (NPs), connues pour leur toxicité antibactérienne. Ce projet vise le développement d'un traitement antibactérien des surfaces des implants  chirurgicaux pour prévenir les IN. Les NPs d'oxyde de fer (Fe3O4) ont des propriétés intéressantes comme leur facilité de manipulation et guidage par champ magnétique. Premièrement, l'étude de la toxicité envers des bactéries (S.aureus et E.coli) des NPs Fe3O4 sera étudiée. En deuxième partie, ces NPs seront fonctionnalisées par l'oxyde nitrique (NO) et une étude de toxicité sera encore effectuée après fonctionnalisation. Le NO est connu pour être un radical libre réactif, produit par les cellules inflammatoires (macrophages) et aurait des pouvoirs antibactériens importants. Les NPs serviraient de véhicule pour délivrer une dose optimale de NO pour la destruction des bactéries.

81e Congrès de l'ACFAS

L'électrochimie plasma-liquide : une technique rapide permettant la synthèse de nanoparticules magnétiques

Auteur : Mathieu Létourneau
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les nanoparticules (NPs) d'oxyde ou d'hydroxyde de fer peuvent être utilisées en imagerie par résonance magnétique, afin de rehausser le signal vasculaire. Dans ce projet, des NPs magnétiques de très fines tailles (<10 nm) à base de fer sont synthétisées avec une méthode de réduction par plasma. Simple et rapide (t<5 min), cette technique consiste à projeter un plasma d'argon à la surface d'une solution aqueuse contenant des ions métalliques et des molécules de ligand. La synthèse de NPs directement dans l'eau est avantageuse en vue d'applications biomédicales. En effet, cela permet de supprimer l'étape fastidieuse de changement de ligand normalement requis avec les méthodes de synthèses de NPs pour des applications biologiques. La taille des NPs a été mesurée par microscopie électronique (TEM) et diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les propriétés physico-chimiques ont été mesurées par spectroscopies XPS et FTIR. Une fois nettoyées par chromatographie ou par dialyse, les propriétés relaxométriques ont été mesurées (r1=0,54 mM-1s-1, r2=0,77 mM-1s-1, r2/r1=1,43). Le rapport r2/r1 inférieur à 5 indique que la suspension de NPs permet d'obtenir un contraste positif en IRM. Finalement, ces NPs ont été injectées in vivo (modèle de la souris), permettant de démontrer un fort rehaussement de signal vasculaire. Cette technologie pourrait avantageusement être appliquée dans les centres hospitaliers, afin de produire un agent de contraste biocompatible sur place et sur demande.

81e Congrès de l'ACFAS

Effets des nanoparticules d'argent sur l'apoptose des neutrophiles humains

Auteur : Michelle Poirier
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Nous avons récemment démontré que les nanoparticules (NP) de dioxyde de titane retardent l'apoptose des neutrophiles humains, suggérant que d'autres NPs puissent altérer ce processus. De plus, ceci pourrait être affecté par la nature de la NP et par son diamètre. Le but est de déterminer si la NP d'argent (AgNP) affecte le taux d'apoptose des neutrophiles et de vérifier le rôle de son diamètre. Les neutrophiles isolés du sang humain, ont été incubés avec différentes concentrations de NP d'Ag de 20nm (AgNP20) et de 70nm (AgNP70) de diamètre. La toxicité cellulaire a été déterminée par la technique d'exclusion au bleu de trypan et par la libération de lactate déshydrogénase (LDH). L'apoptose a été évaluée par cytologie et la production d'interleukine (IL)-6 et IL-8 par ELISA. Aucune nécrose n'a été observée en présence de AgNP70.  Les mêmes résultats ont été observés pour AgNP20 à l'exception de ~10% de nécrose à 100µg/ml. Aucune augmentation de LDH n'a été observée. Le taux d'apoptose est similaire au contrôle lorsque les cellules sont incubées avec 10µg/ml (~45%).  Toutefois, à 100µg/ml AgNP20, le taux d'apoptose est de 81.8 ± 4.1%  vs 19.3 ± 4.8% pour AgNP70. Contrairement à l'IL-6, nous observons une forte augmentation d'IL-8 (42000 pg/ml) à 100µg/ml AgNP20 et de 2000pg/ml pour AgNP70. Nous concluons que les AgNP peuvent affecter les taux d'apoptose des neutrophiles et que des effets opposés sont induits selon le diamètre de la NP.

81e Congrès de l'ACFAS

Biomatériaux polymères dégradables par stimulation externe

Auteur : John Oh
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Le développement de nanomatériaux multifonctionnels polymères capables d'intéragir avec les processus biologiques et de se dégrader sous stimulation externe, est d'un intérêt majeur en médecine. Les nanovecteurs micellaires autoassemblés basés sur les copolymères à blocs amphiphiles, sont utilisés pour la livraison ciblée de médicaments. Sous stimulation externe, les nanovecteurs peuvent se dissocier dans les cellules malades, en particulier les cellules cancéreuses. La dissociation provoque un relargage rapide et contrôlé des médicaments anticancéreux, ainsi que l'élimination des fragments de vecteurs. De plus, les micelles dégradées peuvent augmenter l'efficacité thérapeutique et réduire les effets collatéraux typiques des petits agents anticancéreux. La présentation portera sur le design et le développement d'une variété de micelles dégradables sous excitation externe, et utilisables pour la livraison contrôlée de médicaments. Ces micelles sont construites avec différents nombres et types de liaisons dégradables. Ces caractéristiques permettent de contrôler le lien entre les variations de morphologie, la dégradation sous stimulation externe, et le relargage de médicaments aux cellules cancéreuses.

81e Congrès de l'ACFAS

Particules d'oxyde de cérium pour la réparation fonctionnelle du système nerveux

Auteur : Kevin Neibert
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les mécanismes d'autoréparation utilisés par le système nerveux endommagé comprennent la régénération d'axones endommagés, et la repousse à partir des axones non endommagés des neurones survivants. Les matériaux nanostructurés, dont l'oxyde de cérium sous forme de nanoparticules, ont des propriétés anti-inflammatoires et neuroprotectives. Bien que le système nerveux central soit principalement incapable de régénérer les axones, il permet, avec le système nerveux périphérique, la repousse collatérale.  Dans cette étude, nous avons utilisé un paradigme bien connu afin d'évaluer la repousse des nerfs nociceptifs myélinisés et non-myélinisés de la peau. La repousse est mesurée par l'expansion progressive des champs mécano-nociceptifs (sensibles au pincement) et thermo-nociceptifs (sensibles à une sonde de température) suite à un isolement résultant du « dé-nervement » de la peau adjacente. La repousse est engendrée en grande partie par l'augmentation des facteurs neurotrophiques (nerve growth factor) en particulier, sécrétée par les cellules de Schwann et des fibroblastes, qui, à leur tour, sont régies par les macrophages. Nous avons constaté que l'oxyde de cérium inhibe l'hyperactivité des macrophages et module l'effet des lipopolysaccharides bactériens (LPS) sur la repousse. Ces résultats suggèrent que l'oxyde de cérium pourrait être un agent nanothérapeutique efficace pour le système nerveux endommagé.

81e Congrès de l'ACFAS

Fonctionnalisation de nanoparticules luminescentes à conversion ascendante par la temoporphine (m-THPC) : une nouvelle génération de photosensibilisateurs

Auteur : Qing Yu
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

La thérapie photodynamique (TPD) est une technique de traitement du cancer, basée sur la combinaison d'une source lumineuse de longueur d'onde spécifique et d'un photosensibilisateur. Elle  permet de générer des espèces de l'oxygène singlet et d'induire une cytotoxicité sur les cellules cancéreuses. Actuellement, la 2me génération de photosensibilisateurs (5,10,15,20-Tetra(m-hydroxyphenyl)chlorin (m-THPC) est plus active que les porphyrines, et absorbe la lumière dans le rouge. Cependant, les bandes d'absorption du m-THPC ne sont pas dans la région optimale du proche infrarouge, ou les tissus biologiques absorbent peu. Pour augmenter la pénétration de la lumière dans les tissus, cette étude présente la fonctionnalisation avec m-THPC, de nanoparticules LiYF4:Tm3+/Yb3+ (UCNP) à conversion ascendante. Leur efficacité en TPD est démontrée par la génération de l'oxygène singlet après activation du photosensibilisateur par l'adsorption de la lumière bleue produite par les UCNPs. Dans cette approche synthétique, le m-THPC a été modifié avec l'acide 4-(bromomethyle) benzoique (MBA) pour interagir directement avec les ions lanthanides de nanoparticules. De plus, le greffage du MBA sur le m-THPC produit dans son spectre d'absorption un déplacement batchochrome, un bon recouvrement avec le spectre d'émission d'UCNPs et donc un transfert d'énergie efficace. Les études in vitro ont montré une bonne efficacité des photo-nanoparticules pour la destruction des cellules cervicales de type HeLa.

81e Congrès de l'ACFAS

Propriétés inflammatoires de deux nanoparticules de type « oxyde-métal » : le dioxyde de titane (TiO2) et l'oxyde de zinc (ZnO)

Auteur : David Gonçalves
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les nanoparticules (NP) de type "oxyde-métal" sont employées dans une panoplie d'applications. Nous avons déjà documenté des effets pro-inflammatoires des NP de dioxyde de titane (TiO2, 1-10nm) in vitro chez les neutrophiles ou polymorphonucléaires (PMN) humains. Les PMN jouent un rôle pivot dans l'inflammation. Nous avons également démontré que ces NP sont très pro-inflammatoires et provoquent une infiltration neutrophilique in vivo dans un modèle murin. Dans la perspective de poursuivre l'étude du potentiel inflammatoire des NP de TiO2 et de présenter nos dernières observations obtenues avec les NP d'oxyde de zinc (ZnO, 1-10nm), nous exposons ici les résultats découlant d'expériences de type cinétiques et concentration-dépendantes. Au préalable, nous avons caractérisé les NP (diamètre hydrodynamique, potentiel zêta, TEM). Nous avons déterminé leur cytotoxicité (bleu de trypan, libération de la LDH), leur effet sur le cytosquelette (morphologie cellulaire, polymérisation d'actine) ainsi que sur la production d'espèces réactives oxydées. De plus, nous avons déterminé leurs effets sur d'autres fonctions importantes des PMN. Entres autres, nous présentons ici la capacité de ces NP à retarder l'apoptose des PMN, dépendante de la synthèse protéique de novo. Même si ces NP appartiennent à une même famille, nous mettons en évidence par méthodes in vitro, leurs effets parfois différents. Nous  démontrons que, contrairement au TiO2, ZnO ne provoque pas d'inflammation in vivo.

81e Congrès de l'ACFAS

Stimulation de l'immunité innée avec des nanoparticules en forme de bâtonnet

Auteur : Denis Leclerc
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine



Nous avons récemment démontré que les nanoparticules issue de l'assemblage in vitro de la nucléocapside d'un virus végétal et un ARN simple brin sont d'excellents modulateurs de la réponse immunitaire innée. En bref, ces nanoparticules sont capables d'induire une réponse innée à spectre large qui induit une protection envers des infection virale et bactérienne dans les poumons. Nous avons identifié le récepteur toll 7 comme étant le récepteur immunitaire capable de reconnaître les nanoparticules. Nous pouvons aussi utiliser cette technologie comme un adjuvant et bonifier les vaccins saisonniers contre la grippe. Finalement, des études en cours suggèrent que cette technologie pourrait éventuellement permettre de luter contre le cancer et les maladies chroniques.

81e Congrès de l'ACFAS

Développement des nanoparticules luminescentes pour l'imagerie optique et IRM

Auteur : Li Qian Ying
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

L'élaboration de nanosystèmes multifonctionnels est d'importance majeure dans la biomédecine afin d'améliorer de façon significative la détection précoce des maladies et le suivi pré et post opératoire. Cette étude présente le développement d'un système nanométrique multifonctionnel pour une manipulation  bimodale dans l'imagerie optique de fluorescence (FOI)  et de résonance magnétique (IRM). Pour la construction du nanosystème, des nanoparticules à conversion lumineuse ascendante NaYF4: Tm3+ Yb3+(UCNPs)  modifiées avec une couche de silice  ont été fonctionnalisées par la réaction «click», au moyen du complexe gadolinium-acide tetraazacyclododecane tetraacétique (Gd-DOTA) modifié avec un groupement acétylène. C'est un agent de contraste utilisé en IRM.  Le nanosystème bimodal développé combine la grande sensibilité de FOI et la grande résolution spatiale de l'IRM. De plus, l'émission des ions lanthanides (Tm3+/Yb3+) dans la région du proche infrarouge où les tissus sont majoritairement transparents, rend l'application de ces nanostructures très prometteuses pour le traitement clinique et le suivi pré et post opératoire par IRM . L'imagerie permettrait de fournir des informations en temps réel avant et après les interventions chirurgicales.

81e Congrès de l'ACFAS

Couches minces de nanoparticules de silice mésoporeuse pour applications biomédicales

Auteur : Fanny Silencieux
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les nanoparticules mésoporeuses de silice possèdent des propriétés uniques pour des applications biomédicales. Il est possible de contrôler la taille des particules et des pores, de fonctionnaliser leur surface et d'améliorer leur biocompatibilité. Le dépôt de ces particules sous forme de couches minces permettrait l'obtention d'une surface poreuse, pouvant être fonctionnalisée et utilisée pour l'élution de médicaments. Le greffage de fonctionnalités permettrait leur visualisation en imagerie médicale.  Le contrôle de l'épaisseur des couches, de leur mode d'assemblage, et de leur force d'adhésion, doit être maitrisé. Peu d'études ont porté à ce jour sur le contrôle des paramètres de dépôt des couches minces de silice mésoporeuses. Dans ce projet de recherche, les nanoparticules ont été synthétisées par voie sol-gel. Elles ont ensuite été déposées sur des substrats de silice par trempage-retrait en atmosphère contrôlée. La vitesse et la température du traitement thermique après dépôt ont été variées. Les couches obtenues ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage. La vitesse de dépôt optimale est de 0.1 mm/s. Une diminution du volume des nanoparticules, et une augmentation de la distance entre celles-ci, a été mise en évidence sur les dépôts frittés à plus de 500°C. Les couches minces mésoporeuses développées dans ce projet pourront être utilisées pour des applications de livraison de médicaments, d'imagerie médicale, et d'ingénierie tissulaire.

81e Congrès de l'ACFAS

Pause

Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine
81e Congrès de l'ACFAS

Fonctionnalisation et application des nanoparticules luminescentes à conversion lumineuse ascendante dans le domaine biomédical

Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Des nanomatériaux mesurant 1-100 nm et d'une taille similaire aux molécules biologiques tels que les enzymes, l'ADN, et macromolécules à la surface des cellules, sont des candidats idéals pour développer des nouveau nanosystèmes pour faciliter la  vectorisation, la livraison de médicaments, le diagnostic et l'imagerie.

Notre group de recherche travaille avec une nouvelle classe des nanoparticules de lanthanide qui présente l'avantage unique de convertir la radiation dans le proche infrarouge et d'obtenir des photons de plus courte longueur d'onde dans le visible par l'absorption multiphotonique par le mécanisme «up conversion».

Ces nanoparticules  possèdent des propriétés optiques très intéressantes  pour l'imagerie de fluorescence comparées aux «quantum dots» car l'excitation dans le proche infrarouge assure une bonne pénétration de la lumière dans les tissus, élimine l'autofluorescence et évite la destruction du matériel biologique.

Cette présentation montre la synthèse des nanoparticules de lanthanide, la modification de la surface avec des ligands,  l'incorporation des nanoparticules dans la silice, le greffage des molécules pour faciliter la vectorisation des cellules ainsi que l'utilisation des nanoparticules en imagerie des cellules, thérapie photodynamique et applications photophysiques «photoswitching» et «photochromic».

81e Congrès de l'ACFAS

Nanoparticules d'alliage or-argent pour la détection du cancer en microscopies SERS et en champ sombre

Auteur : David Rioux
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les nanoparticules d'alliage or-argent (AuAg) présentent un pic plasmonique (pic d'absorption et de diffusion de la lumière) dont la position varie en fonction de la composition. Cette propriété remarquable peut être mise à profit dans le cadre de l'imagerie biomédicale. Nous cherchons à démontrer la possibilité de coupler l'imagerie Raman amplifiée par la surface (SERS) et la microscopie en champ sombre en utilisant les nanoalliages comme agent de contraste. Nous présentons ici différentes stratégies de fabrication des nanoparticules d'alliage AuAg. Nous présenterons également la modélisation des propriétés optiques des nanoalliages en fonction de leur taille et de leur composition ainsi que la caractérisation expérimentale associée. Entre autres, le pic de résonnance des nanoalliages varie linéairement avec la composition, entre le pic de l'argent pur (~400nm) et celui de l'or (~520nm). De façon similaire, l'amplification Raman par la surface des nanoparticules est dépendante de la longueur d'onde d'excitation. Nous avons également démontré qu'il est possible de différencier des nanoalliages de 3 compositions différentes sur une même image de microscopie en champ sombre. Les nanoalliages présentent donc un bon potentiel comme agent de contraste en imagerie biomédicale.

81e Congrès de l'ACFAS

Développement des nouvelles nanoparticules luminescentes fonctionnalisées avec le ligand de type pyridine pour le domaine biomédical

Auteur : Nicoleta Bogdan
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les propriétés spectroscopiques très intéressantes des nanoparticules luminescentes de lanthanides leur confèrent un potentiel d'application très important dans l'imagerie médicale et la nanomédicine. L'avantage principal de ces nanoparticules est de pouvoir utiliser de faibles énergies pour l'excitation, permettant d'éviter la destruction du matériel biologique et d'éliminer la fluorescence résiduelle des protéines. Dans les nanoparticules, les ions de lanthanides (Er3+/Yb3+) absorbent la lumière infrarouge pour obtenir une émission dans le domaine du visible. Cette étude a pour objectif d'étudier les propriétés spectroscopiques des nouvelles nanoparticules fonctionnalisées avec le ligand de type pyridine. Les quatre entités phosphonates sur la fonction complexante du ligand, présentent une grande affinité pour les ions lanthanides de nanoparticules. La présence du ligand confère une bonne stabilité des nanoparticules dans l'eau. La modification des nanoparticules avec le ligand pyridine a comme résultat l'incorporation des nanoparticules dans la matrice du ligand, et l'amélioration des propriétés d'émission. Par la suite, la fonctionnalisation des nanoparticules en position para de la pyridine du ligand, par couplage covalent avec des anticorps, protéines, ou médicaments, permettra des applications de vectorisation, détection, et diagnostic.

81e Congrès de l'ACFAS

Séquence d'imagerie par résonance magnétique à contraste positif avec des particules d'oxyde de fer superparamagnétiques : étude via des simulations numériques

Auteur : Sébastien Delangre
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale qui fournit des images de résolution et de contraste excellent. Il est pourtant parfois nécessaire de recourir à des agents de contraste exogènes pour augmenter le contraste de zones d'intérêts (ex. : tumeurs). Les particules d'oxyde de fer superparamagnétiques (SPM)  sont utilisées en IRM comme agent de contraste négatif car elles diminuent le signal dans leur entourage. Malheureusement, le contraste négatif pose un problème en IRM : de nombreuses sources comme des bulles d'air ou des interfaces entre tissus peuvent engendrer une perte de signal, ce qui rend difficile le repérage de zones ciblées par les agents de contraste. Le contraste positif est lui plus spécifique car il ne peut être produit que par des agents exogènes. Outre l'agent de contraste, la séquence d'imagerie utilisée affecte aussi le contraste. Des recherches ont montré qu'il est possible d'obtenir du contraste positif avec des particules SPM. Une d'entre elles, l'Off Resonance Imaging (ORI) utilise des impulsions radio fréquence sélectives en fréquence afin de n'affecter et de ne refocaliser que les protons proches des particules SPM. La séquence ORI a été validée expérimentalement mais elle reste empirique. Nous proposons une étude systématique de cette séquence via des simulations numériques. Une interprétation phénoménologique des résultats sera donnée.

81e Congrès de l'ACFAS

Synthèse de points quantiques et étude de leur photo-stabilité par microscopie à fluorescence

Auteur : Etienne Rochette
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les points quantiques (PQs) suscitent de plus en plus d'intérêt dans les domaines du marquage biologique et de l'imagerie médicale. Leur émission étroite et ajustable, leur photo-stabilité et la possibilité de les fonctionnaliser sont tous des avantages considérables par rapport aux fluorophores organiques. Nous avons comparé la photo-dégradation de PQs de type cœur/coquille, CdSe/CdxZn1‑xS selon divers paramètres : la taille du cœur, l'épaisseur et la composition de la coquille et en milieu aqueux, le ligand de surface. Les expériences ont été effectuées à l'aide d'un microscope à fluorescence afin de simuler au maximum les conditions d'analyses biomédicales. L'étude a démontré qu'il est possible d'améliorer significativement la photo-stabilité des PQs en modifiant leur structure, par exemple en faisant croître une coquille. Excités à 390 ± 10 nm, les cœurs de CdSe de 2,3 nm de diamètre ne sont fluorescents qu'environ 5 min, alors que les mêmes cœurs auxquels on ajoute une coquille de Cd0,3Zn0,7S d'une épaisseur supérieure à 1 nm le sont près d'une heure. Le diamètre du cœur et la composition de la coquille influencent également la photo-stabilité des PQs, mais dans une moindre mesure. Plusieurs thiols hydrophiles ont été utilisés comme ligands de surface en milieu aqueux. La longueur de la chaîne carbonée, le nombre de groupements liés aux PQs ainsi que la nature du groupement libre du thiol ne semblent pas affecter la photo-stabilité des PQs.

81e Congrès de l'ACFAS

Rôle des exosomes dans l'infection à VIH-1 : comment purifier ces nanoparticules biologiques ?

Auteur : Audrey Hubert
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les exosomes sont des microvésicules comprises entre 30 et 300 nm provenant du compartiment endosomal. Elles sont impliquées dans la communication intercellulaire et peuvent ainsi être retrouvées dans le plasma. Leur production varie en fonction des pathologies. Il a notamment été démontré que la production d'exosomes est augmentée en réponse au virus de l'immunodéficience humaine (VIH-1). Cependant, les particules virales et les exosomes présentent des caractéristiques de taille et de composition similaires. Afin de comprendre le rôle des exosomes dans la pathologie à VIH, il est crucial d'isoler les exosomes des particules virales. Après avoir concentré les exosomes, particules virales et microvésicules du surnageant des cellules Raji/CD4 infectées ou non par le VIH-1, nous avons soumis cette fraction à un gradient de vélocité au iodixanol ou un gradient de sucrose (couramment utilisé dans l'isolation d'exosome) puis avons dosé l'activité acétylcholinestérase (ou AChE, marqueur des exosomes) ainsi que la p24 virale dans les différentes fractions recueillies. Les résultats montrent que l'activité AChE est retrouvée dans des fractions différentes de celles contenant de la p24 après utilisation du gradient de vélocité à l'iodixanol. Ces données mettent en évidence une technique permettant de purifier les exosomes d'autres particules et pouvant ainsi contribuer à la mise en place d'une nouvelle stratégie thérapeutique.

81e Congrès de l'ACFAS

Caractérisation physico-chimique des nanoparticules de MnO recouvertes de dendron phosphonate, pour l'utilisation en imagerie médicale

Auteur : ilya veksler
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Les nanoparticules de MnO, de très petite taille (6 nm), pourraient être utilisées comme agent de contraste positif en imagerie à résonnance magnétique (IRM) pour marquer des cellules ou molécules. Juste après synthèse, ces nanoparticules sont hydrophobes étant recouvertes d'oléate (synthèse par décomposition thermique). En vue d'application en milieu biologique, il est primordial d'effectuer un échange de ligand afin de les rendre hydrophiles, de démontrer leur stabilité en solution aqueuse et saline, de mesurer leurs propriétés relaxométriques. Dans cette étude, un nouveau dendron à base de poly(ethylène glycol)- phosphonate a été utilisé. L'efficacité de l'échange de ligand a été confirmée par spectroscopies à rayon-X (XPS) et infrarouge (FTIR). L'implication des groupements phosphonates dans l'échange de ligands, a été mise en évidence. Ces nanoparticules « dendronisées », de rayon hydrodynamique inférieur à 100 nm, ont montré une stabilité colloïdale sur trois semaines aussi bien dans l'eau qu'en solution saline. Les propriétés relaxométriques des particules ont été mesurées à 1.41T et à 37C, et donnent un r1 de 3.5 mM-1s-1 pour un rapport r2/r1 proche de 6. Les nanoparticules de MnO recouvertes de dendrons sont donc prometteuses et seront prochainement injectées dans des souris afin de s'assurer d'une part qu'elles ne sont pas retenues par un organe vital et d'autre part qu'elles sont bien excrétées par voie hepatobiliaire ou urinaire (étude de biodistribution).

81e Congrès de l'ACFAS

Dîner

Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine
81e Congrès de l'ACFAS

Optimisation des performances de nanoparticules magnétiques utilisées comme agent de contraste en IRM

Auteur : Yves Gossuin
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Depuis plus de trente ans, les nanoparticules d'oxyde de fer sont utilisées comme agent de contraste en imagerie par résonance magnétique (IRM), notamment en imagerie cellulaire. De nouveaux composés à base de terres rares ont aussi été produits ces dernières années. Différentes théories ont été développées afin de comprendre l'effet de ces différentes particules sur la relaxation magnétique nucléaire de l'eau, qui est à l'origine du contraste qu'ils induisent en IRM. Ces modèles théoriques ont été validés par des simulations numériques et des mesures de relaxométrie. Ils permettent maintenant de prévoir a priori l'influence des paramètres physico-chimiques des particules (taille, aimantation, état d'agglomération) sur leur efficacité en IRM. On peut donc dresser le portrait-robot de la particule magnétique idéale, qui diffère selon qu'on souhaite un agent positif ou négatif à haut ou à bas champ magnétique.

81e Congrès de l'ACFAS

Effet de l'encapsulation du curcumin sur la toxicité induite par l'acroléine

Auteur : Ghislain Djiokeng Paka
Colloque    128 - Nanoparticules et nanomatériaux pour la médecine

Plusieurs travaux ont rapporté le potentiel neuroprotecteur du curcumin. Cependant, son efficacité in vivo est limitée à cause de sa faible absorption. Nous nous proposons de comparer son efficacité suite à son encapsulation dans des nanoparticules. L'effet neuroprotecteur sera analysé vis-a-vis de l'acroléine, un produit dérivé des lipides oxydés très réactif, dont la toxicité sur les neurones et sa présence dans le cerveau des patients atteints de la maladie d'Alzheimer (MA) ont été démontrées. Les nanoparticules  ont été synthétisées tel que décrit précédemment. La caractérisation a été faite par diffusion dynamique de lumière laser (DLS) et par microscopie électronique. Les tests de mortalité (LDH) et de survie (résazurine) cellulaires ainsi que la détermination de la production des espèces oxygénées réactives (EROs)  par DCF-DA ont été effectués après traitement par l'acroléine. Certaines protéines impliquées dans les voies de signalisation cibles ont ensuite été étudiées par Western blot. Nos résultats montrent un effet protecteur du curcumin (10 µM) à travers une réduction de la production des EROs et la modulation des voies de signalisation comme le NF-ƙB, Nrf2, Sirt1, et AKT qui sont impliquées dans la survie cellulaire et dans la MA. Les tests de toxicité révèlent une plus grande protection du curcumin encapsulé par rapport au curcumin seul. Ceci confirme l'intérêt accordé aux nanoparticules comme stratégie d'administration des médicaments applicable dans la MA.